8 2 Lista de Exercícios

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1. Os seguintes dados foram coletados durante a oxidação de uma pequena 
barra de liga metálica. Tempo Ganho de massa (mg)1 min 0,401 hora 24,01 dia 
576. O ganho de massa é devido a formação de óxido. Devido às condições 
experimentais, não é possível inspecionar visualmente a camada de óxido. Diga 
se ela é (1) porosa e descontínua ou (2) densa e tenaz. Explique brevemente sua 
resposta. 
 Ao traçar o gráfico tempo versus ganho de massa e ajustando-se uma função 
aos mesmos, constata-se que a função associada é uma reta, portanto, temos que a 
camada é porosa e descontínua, pois não protege o metal e pode ser observado que 
a taxa de oxidação permanece constante durante o passar do tempo. 
 
2. As densidades para três óxidos de ferro são FeO (5,70 Mg/m3), Fe3O4 (5,18 
Mg/m3) e Fe2O3 (5,24 Mg/m3). Calcule a razão de Pilling-Bedworth para o ferro 
relativo a cada tipo de óxido e comente as implicações para a formação de uma 
camada protetora. 
Fe: m=55.9 e =7.88 
FeO=5.7 R=71.9*7.88/1*55.9*5.7= 1.78 → forma óxido protetor 
Fe3O4= 5.7 R=231.7*7.88/3*55.9*5.7= 2.09 → NÃO forma óxido protetor 
Fe2O3= 5.7 R= 159.8*7.88/2*55.9*5.7= 2.15 → NÃO forma óxido protetor 
 
3. Dada a densidade do SiO2 (quartzo) = 2,65 Mg/cm3, calcule a razão de Pilling-
Bedworth para o silício e comente as implicações para a formação de uma 
camada protetora se o quartzo fosse o óxido formado. 
 SiO2: =2,65. → R= 60,1*2,33/ (1*28,1*2,65) = 1,88 → FORMA ÓXIDO 
PROTETOR. O SiO2 deve ser formado em altas temperaturas, e o filme de óxido não 
é estável neste caso. 
 
 
4. Em contraste com o assumido no problema anterior, a oxidação do silício 
tende a produzir um filme de sílica vítrea com densidade = 2,20 Mg/cm3. A 
fabricação de semicondutores rotineiramente envolve estes filmes vítreos. 
Calcule a razão de Pilling-Bedworth para este caso e comente as implicações 
para a formação de um filme tenaz. 
Si O2: =2 .20 R= 60 .1*2.33/ (1*28.1*2 .20) = 2.26 → não forma óxido protetor. 
 
5. Verifique a assertiva relativa às equações dy/dt = c3 /y e y2 = c4 t + c5 em que 
c4 = 2c3 e c5 =y2 em t=0. 
y2=c4t + c5 substituindo t=0, teremos c5= y2 
 
6. Em uma célula de corrosão por concentração iônica envolvendo níquel 
(formando Ni+2), uma corrente elétrica de 5 mA foi medida. Quantos átomos de 
Ni por segundo são oxidados no ânodo? 
VOXIDO = M/D; VMETAL = m/d 
VOXIDO /VMETAL = Md/mD 
5x10- 3 / 0.16 x10-18 = Nº e-/s Nº e-/2 = Nº átomos Ni = 1.56 x1016 átomos de Ni/s 
 
7. Para a célula descrita no problema anterior, quantos átomos de Ni por 
segundo são reduzidos no cátodo? 
Os mesmos 1.56 x1016 átomos de Ni/s 
8.(a) Em uma célula galvânica simples consistindo de eletrodos de Co e Cr 
imersos em soluções iônicas 1 molar, calcule o potencial da célula. (b) Qual 
metal sofrerá corrosão nesta célula? 
(a) O potencial é de ~2,319V 
(b) O metal que irá sofrer corrosão é o cromo. 
9. Identifique o ânodo nas seguintes células galvânicas, incluindo uma breve 
discussão para cada resposta. (a) eletrodos de cobre e níquel em soluções 
padrão de seus próprios íons, (b) uma microestrutura bifásica de uma liga Pb-
Sn 50:50, (c) uma solda chumbo-estanho em uma liga de alumínio 2024 na água 
do mar, e (d) um parafuso de latão em uma placa de Hastelloy C, também em 
água do mar. 
(a) Níquel 
(b) Sn 
(c) Al 2024 
(d) Latão 
10. Uma liga cobre-níquel (35% peso – 65% peso) é corroída em uma célula de 
concentração de oxigênio gasoso usando água em ebulição. Que volume de 
oxigênio gasoso (a 1 atm) será consumido no cátodo para corroer 10g da liga? 
(Assuma que somente íons bivalentes são produzidos). 
 
11. Assuma que ferro é corroído em um banho ácido, com a reação do cátodo 
sendo dada pela equação 2H+ + 2e- = H2 reação de redução do hidrogênio. 
Calcule o volume de gás H2 produzido nas CNTP para corroer 100g de ferro. 
100g Fe(OH)3 
 O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- 1 mol O2→ 4 mois OH- 
Fe3+ +3OH- → Fe(OH)3 3 mois OH- → 1 mol Fe(OH)3 
1 mol Fe(OH)3 consome 3/4 mois de O2 
N° mois de O2 = 100g/ ((55 .8+3*(1 6+1)) * 3/4 = 0.702 mois de O2 
V= 0.702*8.314*273*9.869 x106 = 0.0157 m3 O2 consumidos 
 
12. Um ânodo de sacrifício de zinco protege da corrosão com uma corrente 
média de 2A no período de 1 ano. Que massa de zinco é necessária para esta 
proteção? 
I = 2A t = 3 ,11x107s Z (Zn) = 2 
m = 2 * 3,1 1 x107s * 6.54 / (2 *96470) 
m = 21 Kg Zn 
 
13. Um tipo de dano causado por radiação encontrado em uma variedade de 
sólidos está associado com a produção do par elétron-pósitron, que ocorre em 
um patamar de energia de 1,02 MeV. (a) Qual é o comprimento de onda deste 
fóton? (b) Que tipo de radiação eletromagnética é esta? 
E = 1.02 MeV E = h * v v= c / y 
E = h * c / y y = h * c / E = 1 .95 x1 0 -31 m * 6 .24 x10 18 = 1.22 x10-12 m 
Comprimento de onda típico do Raio X. 
 
14. Calcule o diâmetro de uma partícula de abrasão para um disco de cobre 
sobre um aço 1040. Suponha uma carga de 40kg para uma distância de 10mm. 
(Dureza Brinell do aço 1040 = 235; k(x103 ) do cobre sobre o aço carbono = 1,5). 
 Utilizando a fórmula V =k P x / 3 H temos o volume igual a 8 .51*10 - 7 m3. O 
valor obtido do volume foi utilizado no cálculo do raio (pela fórmula do volume da 
esfera). O raio calculado foi multiplicado por dois, resultando o diâmetro: 11,75mm. 
 
15. Calcule o diâmetro de uma partícula de abrasão produzida pelo desgaste 
adesivo de duas superfícies de aço inoxidável 410 sob às mesmas condições 
do problema anterior. (Dureza Brinell do aço inox 410 = 250; k(x103 ) do aço inox 
sobre o aço inox = 21). 
 Utilizando a fórmula V =k P x / 3 H temos o volume igual a 1 .12*10 - 5 m3. O 
valor obtido do volume foi utilizado no cálculo do raio (pela fórmula do volume da 
esfera). O raio calculado foi multiplicado por dois, resultando o diâmetro: 27,76mm.